影响二元驱地面工程粘损工艺研究

张敏

摘要：本文针对锦16二元驱地面工程投产初期粘损过高的问题，对配制站内的熟化罐出口、母液外输泵出口、粗过滤器出口、精过滤器出口和注入站内的母液汇管等节点采取降粘损措施，筛选出技术先进、可行性强、效果好的粘损控制工艺，为辽河油田大面积开展聚合物驱提供丰富的降粘损经验。

关键词：加密调整;井间换层;大位移侧钻;同注同采

1聚合物降粘机理

聚合物溶液的配注工艺技术是聚合物驱油的关键技术之一，该工艺是将具有一定质量浓度的聚合物溶液注入地层，有效地增加地层注入液的粘度，不断扩大注入液的波及体积，从而达到提高原油采收率的目的。聚合物注入油层后，将产生两项基本作用机理：一方面是控制水淹层段中水相流度，改善水油流度比，提高水淹层段的层内波及效率;另一方面是降低高渗透率水淹层段中流体总流度，缩小高、低渗透率层段间水线推进速度差，调整吸水剖面，提高层面间波及系数。聚合物溶液粘度越高，其扩大波及体积的能力越强，驱油效果越好，在非均值条件下，聚合物驱的流度比控制在0.3-0.2之间，即聚合物地下工作粘度应为原油粘度的3-5倍。

2.锦16二元驱流程介绍及初期粘损状况

2.1锦16块工艺流程

锦16二元驱配注工艺由配制和注入两部分构成，考虑到聚合物溶液的铁敏效应，配制用水、掺水、母液输送管线均采用钢骨架塑料复合管线，单井注入管线采用耐高压、耐腐蚀的玻璃钢材质管线。锦16块地面工艺配注系统采用了泵对泵恒压匹配工艺、表活剂恒浓度掺入工艺和一泵单井、一泵多井相结合的工艺。配制及注入过程为：配比→分散→熟化→泵输→过滤→储存→升压计量→配比稀释→混合→注入。

配比就是在水和聚合物干粉分散混合之前，对水和聚合物干粉分别进行计量，并使水和聚合物干粉按一定比例进入下一道“分散”工序。

分散就是将聚合物干粉颗粒均匀地散布在一定量的水中，并使聚合物干粉颗粒充分润湿，为下一道工序“熟化”准备条件。

熟化就是将聚合物干粉颗粒在水中由分散体系转变为溶液的过程。聚合物的溶解过程要经过两个阶段，首先是水分子渗入聚合物分子内部，使聚合物体积膨胀，这称为“溶胀”;然后才是聚合物分子均匀分散在水分子中，形成完全溶解的分子分散体系，即溶液。

泵输是为聚合物溶液提供动力条件，一般说来，为了减少聚合物溶液的机械降解，大都采用螺杆泵。

过滤是为了除去聚合物溶液中的机械杂质和没有充分溶解的“鱼眼”。

配制好的聚合物溶液，经过高压往复泵（或计量）泵增压，按配制要求计量，进入到高压注水管线中，与注入的低矿化度水，经静态混合器混合稀释注入井中。

2.2粘损评价方法简述

在配注系统投产后，依据锦16地面工程自身特点，设置合理的取样节点，制定规范的取样制度，开展全面的样品化验，对地面工艺进行客观、科学的评价，了解地面工艺粘损状况。其中配注系统流程共设置10个取样节点，分别为配制站内的熟化罐出口、母液外输泵出口、粗过滤器出口、精过滤器出口和注入站内的母液汇管、注聚泵后、调节阀后、静混器后、井口、井底。在地面工程投产初期，我们共取样2626个，经化验取得有效数据2310个，总粘度损失为56.4%，通过评价也进一步说明配注系统的每个节点均存在不同程度的剪切降解现象。总粘损高达56%，粘度损失远远高于地面工程设计值，且高于其他油田聚驱粘度损失率，所以研究二元驱地面工艺粘损控制技术迫在眉睫。

3.主要降粘损技术及实施效果

3.1提高配聚质量。

配制浓度控制。通过研究分散溶解装置在配药过程中自动下料调整技术，在系统中输入配聚浓度，站控系统经计算输出螺旋下料器工作频率指令并执行，但由于聚合物干粉粒度变化较大，相同下料体积重量不同，导致配聚浓度波动大。投产初期每批聚合物做一次螺旋下料器工作曲线。每天人工进行多次下料计时，计算浓度，并与化验室化验的浓度数据对比，调整下料速度。

聚合物溶液均匀度控制。通过研制一种多点取样和检测装置，检验搅拌机设计和熟化时间的选用是否合理，并建立熟化罐中各部位溶液混合均匀程度的检测方法。

3.2改善配聚条件。

动态调整母液熟化时间。研究表明：在母液配制阶段，HPAM溶液的粘度损失较少，但是熟化时间的长短，在以后注入过程中的抗机械降解的能力具有重要影响。熟化时间长，会导致HPAM溶液在熟化罐中粘度最大，HPAM分子结构成完全舒展状态，通过设备时，更易于发生剪切降解。熟化时间短，HPAM在注入设备管线中流动过程是熟化溶解过程，分子形态没有完全展开，受到的机械剪切作用就小，自然就降低了剪切造成的HPAM降解。但是，熟化时间并非越短越好，其与配聚温度具有较强的关联性，温度越低，所需熟化时间越长，否则井底会聚集大量未熟化好的高浓度聚丙烯酰胺，影响注入井正常注入。为此，专门开展室内研究，研究在生产现场条件下，确定锦16二元驱所用种类的聚合物最佳熟化时间，用于指导现场生产。

降低配聚水温。室内试验表明：HPAM的水解度值直接影响到HPAM溶液的稳定性。水解度的增加使聚合物溶液的抗剪切性下降。我们设计并实施了配制用水降水温工艺，从配制站外铺设管线引低温地下清水掺入300m?水罐，在水罐内混合均匀后，引至分散配聚。在清水管线上增加流量计，用于控制掺入比，调节配制水温，现阶段清水与软化水比例为1：7.6掺入，水温由39℃降至32.5℃。

合理选择配聚水质。水质对聚合物的增粘效果极大。聚丙烯酰胺水解产生的羧基和Ca2+、Mg2+络合形成沉淀，导致粘度的丧失一直是聚合物驱所关注的问题，研究发现，在矿化度很低（<20mg/L）时，无论浓度、水解度及相对分子质量大小如何，PAM水溶液的浊点均在204℃以上，而矿化度超过20mg/L但低于800mg/L时，二价阳离子浓度稍有增加，浊点即大大降低，水解度越高，浊点降低越明显。所以降低水的矿化度可延长稳定时间，粘度损失率明显下降。锦16二元驱可选水质有软化水（高深度处理污水）、二元驱污水、清水，我们在实验室内开展大量研究，分别用该三种水质和其中两类水质混合物做室内试验，得出注入液出站至井口只有5分钟左右的时间，为提高井口聚合物混合均匀程度，注入站稀释水采用污水，配聚用水采用软化水，提高配聚粘度，用于指导二元驱配聚用水的选择。

4.现阶段粘损状况及效果分析

通过上述降粘损措施，地面工艺总粘损由投产初期56%降至现阶段的20.8%，效果显著。其中注入浓度为2800mg/L的注入井，熟化罐出口粘度平均为362mpa.s，到井口为305mpa.s，粘度损失为15.7%。注入浓度为2000mg/L的注入井，熟化罐出口粘度平均为194mpa.s，到井口为146mpa.s，粘度损失为24.7%。

参考文献：

[1]胡仲博主编，刘恒，李林主编，《聚合物驱采油工程》，石油工业出版社，1997年，第3页。

[2]陈跃章等著，《聚合物溶液粘度的主要影响因素分析》，辽宁化工，第33卷第5期，2004年5月，第259页。

[3]胡仲博主编，刘恒，李林主编，《聚合物驱采油工程》，石油工业出版社，1997年，第3頁。